多功能电力控制器的制作方法

专利名称：多功能电力控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型与电器控制装置有关。
背景技术：
现有的时控、压控仪器是不带数显、不带表计的产品，结构粗糙，功能单一，精度不高，无法放心使用。故这里不予讨论比较。另一类带“带电脑”控制装置，占据市场份额较多、具有一定代表性的仪器，如深圳产的CS-112C型和温州、上海产的KG316T型，便是这类产品。CS-112C型输入输出都是直插式结构KG316T型输入输出则是导线联结方式。除此之外，该两类仪器功能完全一样，就是在电源与用电器之间增加一个时间控制，至于校时、定时、手动、自动及灯光指示等，都是完成时间控制的辅助操作。其它便没有更多的功能了。
实用新型的内容本实用新型的目的是提供一种可双路输出、多时段控制、在交直流状态下均能工作，并可实现电压控制和温度保护的多功能电力控制器。本实用新型是这样实现的本实用新型多功能电力控制器，交流电源一路与变压器B连接，一路与输出插座SC1、SC2连接，变压器B输出经整流、滤波、稳压为直流电源与时钟芯片IC2连接，芯片IC2与校时、定时装置连接，与功能选择开关连接，功能选择开关为一组四联三挡开关K8、K9、K10，K8为声光选择开关，与声光控制电路连接，声光控制电路与声光器连接，K9为输出选择开关，与继电器控制电路连接，继电器控制电路与输出插座SC1连接，K9输出与开关K10连接，K10为控制选择开关，与晶闸管控制电路连接，晶闸管控制电路与输出插座SC2连接，K10的中挡与电压调节电路连接，电压调节电路与交流电源连接。
时钟芯片IC2与用于温度保护的热传感器Rt连接，与热传感器Rt串连的电阻R4对直流电源分压，与复合管BG1、BG2连接，复合管BG1、BG2与继电器J4连接，J4的常闭结点与变压器B的原边连接。
校时、定时装置为与芯片IC2的8-12脚连接的开关组K1-K7。分压后的直流电源与电池Ec并联向芯片IC2的13、14脚供电，声光器为发光管D5和音乐芯片IC1，声光控制电路由继电器J2、电容C1、C2、开关K8与直流电源连接构成。
继电器控制电路由开关K8与IC2的第3脚和开关K9-3的公共挡连接，K9-3的左挡与两路复合管BG3、BG4与BG5、BG6连接构成，复合管BG3、BG4与继电器J1连接，J1的常开结点J1-1与输出插座SC1连接，复合管BG5、BG6与发光二极管D6和继电器J2连接。
晶闸管控制电路由芯片IG2的4脚经开关K8与开关K9-2的公共挡连接，K9-2的右挡与开关K10连接，开关K10经晶闸管SCR与输出插座SC2连接构成。
电压调节电路有开关K10-1，K10-3与直流电源连接，K10-2，K10-4、与交流电源连接，K10-1，K10-3的右挡与两路复合管BG7、BG8和BG9、BG10连接，复合管BG9、BG10与继电器J3连接，复合管BG7、BG8与发光二极管D7和继电器J2连接，继电器J3的常开结点与电位器W和SCR可控硅调控电路连接。
本实用新型结构简单、成本低廉，功能多样，使用灵活方便。具有如下特点1、双路 现在市场仪器基本只有单路控制，这样在使用范围上受到局限，仪器本体的作用也发挥得不充分。而我们的多功能控制器设计了双路输出，比如在一路控制热水器的同时，另一路可以控制电炊；或者同在电炊时，一路可以控制烧菜，另一路则可以控制熬汤，加之使用时间可以相同，也可以不同，灵活方便多了。
2、多段 仪器时段控制在单路时，是8开8关，在双路时，是4开4关，但都在“多段”范围内。有了这么多时段供选，在一天一夜中，可以完成很多自动启停控制。
3、交直 此设置意在交流、直流状态下均能工作。由于本仪器采用了给时钟芯片并联供电的方式，所以，在交流电整流降压后可以独立工作，完全无需另接电池；而在只有直流电池时，不仅可以维持走时和保留设置参数，并在所设时间到达时，音乐片所带蜂鸣器仍将发出低沉声音，保留了定时呼叫功能。所以，交流和直流在共同和独立的状态下均能工作。
4、时压双控 在实现时间控制的同时，我们又引入可控硅做无极调压，即增加了压控功能。通过选择开关，时间和电压控制可以单独进行，也可以在预先设置好后同时启用。这样的双控功能，在类似产品中是不具备的。
5、温度保护 在正常情况下环境温度不会超过80℃；反之超过80℃便是不正常，为此我们将该数据做为临界值。80℃以内让其正常工作，80℃以上即自动跳闸，切断电源，减少事故的发生和发展，起到温度保护作用，这样的设置大大提高了安全系数。
6、声光信号 作为电力通断状态，基本上各类仪器都设置了灯光指示，但又普遍未设声音呼叫，本仪器则完善了这一点。在各路启停工作时，不仅有光电转换，而且还有音乐告知，其发声时间限制在20-30秒之间，并且还可以临时或预先选择关断声光信号(只有灯光显示的仪器是没有关断功能的)。
本实用新型在设计改造中，充分考虑到了用户的实际需要和方便灵活的使用问题，所以，较之普通仪器功能更多，更加先进完善。


图1为本实用新型的面板图。
图2为本实用新型的电路框图。
图3为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型多功能电力控制器有双路、多段、时控、压控、温度保护以及声光报警等功能。经多年改进设计，现已形成正式仪器。本仪器结构紧凑合理，外部美观大方，使用方便可靠，并在技术特点上有着新颖独到之。
本实用新型适合于工农业生产和家用电器控制。在当前电力普遍紧张白天高峰限制用电，夜晚低谷鼓励用电，并且电价不同的情况下最宜配合使用。正确选择用电时间，可以节约大量经费，加之具有自动控制功能，所以能够省人省时省钱。
本实用新型的框架结构及技术特点仪器面板和内部结构情况请见图一、图二。从图中我们可以看到1、时间控制采用智能时钟芯片和一组开关相结合，完成校时、定时和自动、常开、常闭等工作状态的选择。本仪器还制定了单路8开8关和双路4开4关的多段控制形式，是特点之一。
2、电压控制本功能采用可控硅调节控制方法来完成，适合于亮度、热度和风力等需要变换的场合。结合电位器和电压表做设置选择，清晰明了，比采用分格调节方式强。
在这里，采用的压控技术是普通的，但将时控压控结合在一块的设置却是独有的。
3、温度保护我们知道，不论是电热毯还是电炊器具等，都有一种安全隐患，尤其在无人值守的情况下，更应该引起注意。同时，我们也要看到，在正常情况下环境温度不会超过80℃；反之若超过80℃便是不正常，需要采取措施。为此我们将该数据做为温度保护启动的临界值。80℃以内让其正常工作，80℃以上即自动跳闸，切断电源，减少事故的发生和发展，起到温度保护作用。这是本仪器优于其他类似产品的又一突出特点。
4、设置选择4、1声光选择对声光的投切和电源供给方式，通过四联三档开关有三种选择4.1.1交流 当开关拨到右档位置，是在交流电投入时，通过整流分压而得到的声光电源。当启动时间到达时，带电支路发光管点亮，直到截止时间熄灭；而不论哪条支路发生启停变化，都会发出大约30秒的悦耳音乐声，起到提示和告知作用。
本仪器在有交流电时，不外接电池，即可全方位工作。
4.1.2直流 这是在无交流电投入，时钟芯片靠1.5v电池维持走时和保留数据，并具备呼叫作用的措施。当开关拨到中档位置，使音乐片电源与触发端相并联，当启动时间到达时，时钟芯片输出近1.5V的电压，使音乐片所带蜂鸣器带电发出低沉声音，保留了定时呼叫功能。
让交、直流在共同或独立的情况下均能保持工作，这是本仪器优于其他产品的另一特点。
4.1.3消声光 当开关拨到左档位置时，切断声光电源而停止发声发光。这便适应了使用者不同情况的需要。
要告明的是，声光关闭，其它功能照样工作，不受任何影响。
4.2输出选择也是利用四联三档开关，完成双路多段送电的不同选择。当开关在左档时，为“输出1”工作，开关打在中档时，为“输出2”工作，此时各插孔是单路受控送电，时段上是8开8关。
当开关又打在右档时，为“输出1”“输出2”同时工作，时段上变为4开4关。
若把断电视为“0”，把送电视为“1”，通过以上结构和操作，实现了如下编码0 00 11 01 1从这里我们看到了两路工作状态可以任意选择，既能单路供电，也能双路同时供电，以及多时段控制。这些均体现了综合而又灵活的技术特点。
4.3控制选择这仍然是一个四联三档开关，它担负着电源通断、压控或时、压双控功能的选择。
当开关打在右挡时，交流电源关断，仪器处于直流工作状态；当开关打于中档时，交流电投入工作，并同时联通可控硅调压回路，即可对照表计调节电压值，又可让“输出2”直接投入工作，所以此置实现了电压控制；又当开关打于左档时，仪器全面投入工作，当预先设置的时间到达时，自动开启和关闭，而电压则按调节好的量值工作。由此实现时间、电压双控功能。
这也是本仪器不同于其它类似产品的又一突出特点。
本实用新型的电路工作原理在前面对本仪器结构状况有所了解的情况下，我们再结合电路工作原理(如图3)做进一步介绍。从这里，可以更详细、更具体地看到各功能特点的实现途径。
1、电源部分 从仪器插座来的外部交流电U～，进入仪器后分两路走。一路传送给变压器B，转换成低电压，再经D1-D4、C3、WY器件完成整流、滤波、稳压任务，输出12v直流工作电源；另一路做为受控电源送往“输出1”、“输出2”插孔处，等待控制信号的到来，向用电器件提供电能。
12v直流源首先经R1降为3v电压，该电压一面点亮发光管D5，指示交流电接通；另一路再配合继电器J2结点的转换，让C1和C2充放电，以向音乐片提供约30秒的控制时间。
12v直流源又经R2和R3分压为1.5v，与置放的同级电池EC并联向时钟芯片供电。正是这样的接法，有交流电便能够全面独立工作，即可不用电池；而若无交流电，则置放的电池又可按直流状态继续工作(后面还将做电路介绍)。
2、温度保护热传感器Rt与R4分压，控制复合管的通断。温度低时BG1基极电压低而截止；当温度升高至80℃时，基极电压达到和超过门槛值，使BG1、BG2导通，继电器J4启动，常闭结点J4-2断开，变压器原边失电，仪器停止工作，从而截断电源。起到保护作用。
3、时间设置智能时钟芯片IC2与开关组K1-K7相配合，完成校时、定时等功能。其中K5、K6为校、定时功能键，K1、K2、K3分别为周、时、分数字键，K4为状态键，K7为清屏键。下面，我们分别对工作方式予以介绍。
3.1校时 这里主要是校准周日和北京时间。按下K5的同时，按下K1，液晶屏上排中文字在“星期”后，将从“一……日”分别变动；而按下K2或K3，代表时和分的数字将从“01……24”和“01……60”间变动。停在哪里，即为选定的礼拜序日和北京时间(当然，也可以校验为其它时间)，以后的走时将从这里开始。于此，便完成了校时过程。
3.2定时 按下K6开关，数显屏转换为定时等待状态。每按一下，左边数字将从“1开”与“1关”到“8开”与“8关”转换。与此同时，使用者可以按下K1、K2、K3开关，在各段设置上自己所需要的周、时、分启动或断开控制时间。
下面有几点需要补充的是(1)、不论校时还是定时，在按下功能键后，K1、K2、K3开关有步进和连续两种调节方法。一种是每按一次，周、时、分就进一位数；但当按着不松手，数字则将快速变换。使用者可将这两种方法相结合，便之能更快地设置出所需时间。
(2)、在时钟芯片上的“a b”联在一起时，原来的八段定时便分为“1开-4关”和“5开-8关”两段定时输出，以利于双路按不同时刻控制。
(3)礼拜序日则可以选择某些天工作或者某些天不工作，这样方便了上运转班的同志。特别是双休日，需要作自由安排，便可取消控制时间。本仪器对这些要求都能满足。
4、辅助功能4.1清屏键K7在时间设置中，可能发现数字不对或要对原来的数字进行修改，便可以按下此键，屏中原数字消失，再置入新的数据。
4.2状态键K4数显屏下端有一“”形标记，按动K4键，该标记将在“常开”、“自动”、“常闭”间移动。指向“常开”时，仪器马上立即启动，向用电器直接输出电能；指向“常闭”时，仪器关闭，不再供电；而标记指向“自动”时，时控功能投入，按照所置时间进行启、停工作。
从上面综合可见，时钟芯片是一种智能化程度很高的器件，通过按键完成人机对话，可以实现多种数值整定和相关控制输出。
5、功能选择前面已经完成了时间的校验整定，到时就会有启停信号送来。可是怎样合理安排和运用这些信号，使其功能准确发挥和更加扩展，却需要巧妙细致的联线布局方能做到。于此，我们联系信号走向，对后续电路和功能情况做更深一步的介绍。
首先，谈谈K8、K9、K10(仍请见图三)，这是一组四联三档开关。组别上分别被标记为“K8-1……K10-4”；档位上中间带下垂箭头的是公共档，其它分为“左、中、右”档进行叙述。
5.1声光选择电源和输出指示发光管是否点亮？音乐是否奏响？靠什么电源奏响？用K8开关来完成选择。
5.1.1交电工作 当K8开关拨于右档，从IC2芯片3、4脚来的时钟，信号经K8-1和K8-4的公共档和K9开关的前后传递，将起动继电器J2，随之点亮对应的发光管，并发出悦耳的音乐声。
5.1.2直流工作 从IC2芯片3脚来的一段信号接到K8-1的中档和K8-4的公共档；4脚来的二段信号接到K8-2的公共档；原音乐片的触发脚又接于K8-1的公共档、电源正脚也接于K8-3的中档。这样联结的作用是在没有交流电时，将K8开关打在中间“直流”档，即将音乐片的正电源和触发脚接通到一块儿，当两段时钟无论是分别还是同时到达，都会有近1.5v的直流电供给音乐片，随之发出低沉的声音。实现单一直流也能呼唤报警的功能。
5.1.2关闭声光 与此同时，又将电源负极接于K8-3的公共档，音乐片和前后发光管的负极并接于中右档，很明显，本开关的左档空缺，故当开关拨于左面“停声光”位置时，因负极中断而停止发声发光，满足使用者的选择要求。此时，其它线路不变，故不影响另外的控制功能。
5.2输出选择 本选择由K9开关完成。
5.2.1选择“1路” 当开关K9拨到左档时，由IC2第3脚来的一段时钟信号，经K8传递给K9-3的公共档。K9-3左档带电，信号往下启动两路复合管BG3、BG4与BG5、BG6。前者使大功率继电器J1导通，常开结点J1-1闭合，接通交电U～，使“输出1”插孔向受控器供电；后者使D6、J2导通，发出同步声光信号。
5.2.2选择“2路” 当开关K9拨到中档时，由IC2第4脚来的二段时钟信号，经K8传递给K9-2的公共档，再经右档将信号下传给K10开关，进行控制选择。等待启动晶闸管，向2路电器供电。
5.2.3选择“双路” 当开关K9拨到右面“双路”位置时，表明1路和2路负载都需要作相同或不同的时钟控制，所以要分别设置时间。首先，K9-1接通IC2的分段控制脚a b，将原来的3脚的单信号输出变成3、4脚双信号输出，而控制时段也由将8开8关变为4开4关。对此，显示屏中的“”形标记会做移动提示，在1-4节时，该标记在左面，设置1路控制时间，在5-8节时，该标记在右面，设置2路控制时间，使用者可按提示去制定各路启停时间。运行中，各路信号将按前面5.2.2-5.2.3所述进行传递，至到向各自负载送出电源。
有必要指明的是开关K9拨向中档“2路”和右档“双路”位置时，“输出2”所用时控信号是不一样的。在中档时是通过K9-3公共档借用1路时钟信号，这时符合单路8开8关的全程控制形式；而在右档“双路”时，才真正用上了时钟芯片第4脚送来的2路时控信号。这样的设计即比较巧妙地把时段信号用得更加充分，同时满足了“输出1”、“输出2”即可独立、也可同时工作的特点。
5.3控制选择 从K9开关输出的2路时控信号，下传给K10开关，是因为“输出2”是采用晶闸管无极调压设计的，所以还有先设置电压，再作压控或时、压双控的选择问题。对此，我们将紧接着介绍。
5.3.1交电选择 当在本仪器后板盒里安装有电池，便能保持走时和整定信号不丢失，而又暂时无需作交电控制的情况下，便可以让仪器处于待机状态。仍从图1-图3中可见，此时若将K10开关拨于右档“断交电”的位置，K10-2和K10-4两组并联开关均处于空档，从而断开交流电源。这样的好处是可以减少装置内部变压器等的静态能耗，提高安全系数，还不必象类似产品那样必须从交流电上扒下控制器。
5.3.2压控选择 当K10开关拨于中档“压控”位置时，交电投上，而且K10-1和K10-3的中间档将从电源直接引来1.5v电压值，传递给公共挡，直接启动两路复合管。其中BG9、BG10将使继电器J3导通，其常开结点J3-1接通电位器W和SCR可控硅调控电路，结合电压表所显数字，转动电位器旋钮，便可得到所需控制电压。与此同时，“输出2”插孔已有相应电能供给，实现“压控”功能，BG7、BG8则启动J2，发出声光信号。
5.3.3双控选择 当把K10拨于左面“双控”位置时，K10-1和K10-3并联开关组的公共挡将接通左方“2路”或“双路”来的时控信号，一路启动BG9、BG10，使继电器J3导通，“输出2”插孔供给电能，；另一路启动BG7、BG8，将使D6、J2导通，发出同步声光信号。
由此可见，按照预先的时间、电压设置，于此实现“双控”功能。
6、声控电路 各发光管在信号到达时做同步指示，不再赘述。现着重谈一下音讯电路。发声方式很多，但为了节约投资，简化电路，本仪器在复合管启动后，只用了继电器J2、电容器C1、C2三个器件即完成几种形式的音讯控制。
J2是双组继电器，在电源接通后，3v电压便通过常闭接点J2-4给C2充电。当1、2路任一信号到达时，通过复合管的并联脚，都将启动J2导通，常闭结点J2-4脱离电源，常开结点J2-3闭合，将C2充满的电荷向音乐片的的触发极释放，立即发出悦耳的乐曲声，告知相关人员，被控电器工作了。大约20秒后，电荷释放完毕，音乐声停止。
与此同时，继电器的另一组常开结点J2-1也闭合，接通3v电源，给C1充电。当时间到达，信号截止，J2失电关闭，J2-1脱离电源，常闭结点J2-2闭合，将C1充满的电荷向音乐片的的触发极释放，发出乐曲声，告知相关人员，被控电器停止工作了。大约30秒后，电荷释放完毕，音乐声停止。
如此反复，任一电路在启动、停止时，都会有音讯提示。几十秒足以起到呼唤作用，若想声音停止或不用发声，只需把开关K8拨到左面“停声光”位置即可。而此时其它功能不受影响。
权利要求1.多功能电力控制器，其特征在于交流电源一路与变压器B连接，另一路与输出插座SC1、SC2连接，变压器B输出经整流、滤波、稳压为直流电源与时钟芯片IC2连接，芯片IC2与校时、定时装置连接，又与功能选择开关连接，功能选择开关为一组四联三挡开关K8、K9、K10，K8为声光选择开关，与声光控制电路连接，声光控制电路与声光器连接；K9为输出选择开关，一路与继电器控制电路连接，继电器控制电路与输出插座SC1连接；K9另一路与K10联接；K10为控制选择开关，与晶闸管控制电路连接，晶闸管控制电路与输出插座SC2连接，K10的中挡与电压调节电路连接，电压调节电路与交流电源连接。
2.根据权利要求1所述的电力控制器，其特征在于时钟芯片IC2与用于温度保护的热传感器Rt连接，与热传感器Rt串连的电阻R4对直流电源分压，与复合管BG1、BG2连接，复合管BG1、BG2与继电器J4连接，J4的常闭结点与变压器B的原边连接。
3.根据权利要求1或2所述的电力控制器，其特征在于校时、定时装置为与芯片IC2的8-12脚连接的开关组K1-K7。
4.根据权利要求1或2所述的电力控制器，其特征在于分压后的直流电源与电池Ec并联向芯片IC2的13、14脚供电，声光器为发光管D5和音乐芯片IC1，声光控制电路由继电器J2、电容C1、C2、开关K8与整流电源或电池连接构成。
5.根据权利要求1或2所述的电力控制器，其特征在于继电器控制电路由开关K8与IC2的第3脚和开关K9-3的公共挡连接，K9-3的左挡与两路复合管BG3、BG4与BG5、BG6连接构成，复合管BG3、BG4与继电器J1连接，J1的常开结点J1-1与输出插座SC1连接，复合管BG5、BG6与发光二极管D6和继电器J2连接。
6.根据权利要求1或2所述的电力控制器，其特征在于晶闸管控制电路由芯片IG2的4脚经开关K8与开关K9-2的公共挡连接，K9-2的右挡与开关K10连接，开关K10经晶闸管SCR与输出插座SC2连接构成。
7.根据权利要求1或2所述的电力控制器，其特征在于电压调节电路有开关K10-1，K10-3与直流电源连接，K10-2，K10-4、与交流电源连接，K10-1，K10-3的右挡与两路复合管BG7、BG8和BG9、BG10连接，复合管BG9、BG10与继电器J3连接，复合管BG7、BG8与发光二极管D7和继电器J2连接，继电器J3的常开结点与电位器W和SCR可控硅调控电路连接。
专利摘要本实用新型为多功能电力控制器，其特征在于交流电源一路与变压器B连接，一路与输出插座SC
文档编号H02H5/00GK2837901SQ20052003536
公开日2006年11月15日 申请日期2005年9月5日 优先权日2005年9月5日
发明者粟和林, 张玲玲 申请人:粟和林, 张玲玲